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April 5, 2017 | Mathematics | By admin | 0 Comments

By Stoltenhoff T.

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11d zeigt, dass im Fall von Aluminium als Spritzwerkstoff sich eine Austrittsmachzahl von etwa 3,8 als besonders vorteilhaft erweist. Die geringe Dichte von Aluminium gleicht offensichtlich den Nachteil der abnehmenden Gasdichte bei weiterer Expansion des Gases aus. Es ist aber zu berücksichtigen, dass die mit etwa 680 m/s vergleichsweise hohe kritische Auftreffgeschwindigkeit von Aluminium trotzdem nur von relativ kleinen Partikeln mit bis zu 25 µm Durchmesser erreicht wird [23, 27]. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurde für die Standarddüse zum Spritzen von Kupfer und Werkstoffen mit ähnlicher Dichte eine Austrittsmachzahl von etwa 3,4 (Düse E) und für Aluminium entsprechend 3,9 (Düse F) festgelegt.

Das Substrat befindet sich in einigen zehn Millimetern Entfernung hinter dem Düsenaustritt senkrecht zur Düsenachse und begrenzt das Strömungsgebiet in Spritzrichtung vollständig. Besondere Bedeutung hat der Bereich des Staupunktes, da hier die in den Gastrom injizierten Spritzpartikel auf das Substrat treffen. Effekte bei Anströ21 3 Strömungsmechanische Aspekte beim Kaltgasspritzen mung einer Substratkante waren nicht Gegenstand der Untersuchung. Die seitliche Begrenzung des betrachteten Gebietes für die numerischen Simulationen hat einen Abstand von 300 mm zur Düsenachse.

Die vergleichsweise geringe Temperatur des Trägergases bleibt zunächst aufgrund der schlechten Durchmischung von Prozess- und Trägergas im Kern des Gasstrahls bis über den engsten Querschnitt hinaus erhalten. 20b. Im Staupunkt auf dem Substrat wird ein Großteil der kinetischen Energie wieder in Wärme umgesetzt, und die Gastemperatur im Strahlkern steigt dann wieder bis auf etwa 270 °C an. Die aus der Düse austretende heiße Strömungsgrenzschicht bildet ausgehend von der Düsenhinterkante einen Mantel aus heißem Gas, der die stark abgekühlte Kernströmung bis zum Substrat hin umschließt.

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